mozok.click » Хімія » Характеристики растворов
Інформація про новину
  • Переглядів: 2685
  • Автор: admin
  • Дата: 26-09-2017, 07:54
26-09-2017, 07:54

Характеристики растворов

Категорія: Хімія

Концентрированные и разбавленные растворы

В химии растворы условно разделяют на концентрированные и разбавленные. Раствор, в котором содержится много растворенного вещества и, соответственно, мало растворителя, называют концентрированным (рис. 7.1). Например, рассол — это концентрированный раствор поваренной соли, а сахарный сироп — концентрированный раствор сахара. В разбавленном растворе содержится мало растворенного вещества. Подсоленный суп и несладкий чай с сахаром — разбавленные растворы.

Хорошо известный вам уксус является водным раствором уксусной кислоты. Его выпускают различной концентрации (от 4 до 12 %), обязательно указывая ее на этикетке (рис. 7.2).

Четкой границы между концентрированными и разбавленными растворами не существует, как не существует границы между понятиями «мало» и «много». Иногда считают, что в концентрированном растворе массы растворенного вещества и растворителя должны отличаться не более чем в 10 раз, т. е. концентрированный — это раствор с массовой долей растворенного вещества более 10 %.

Насыщенные и ненасыщенные растворы

Раствор, в котором вещество еще может растворяться при определенной температуре, называют ненасыщенным (рис. 7.3, а, с. 40). Ненасыщенным, например, будет раствор, полученный добавлением 5 г поваренной соли (примерно одна чайная ложка) к 100 г воды.

Раствор, в котором при определенной температуре вещество больше не растворяется, называют насыщенным (рис. 7.3, б, с. 40).

Рис. 7.1. Концентрированный и разбавленный растворы отличаются количеством частиц растворенного вещества в растворителе



Рис. 7.2. Растворы уксусной кислоты различной концентрации: а, б — разбавленные растворы (столовый или яблочный уксус); в — концентрированный раствор (уксусная эссенция)

Рис. 7.3. Растворы разной концентрации: а — ненасыщенный раствор (добавленные кристаллики вещества со временем растворяются); б — насыщенный раствор (при добавлении вещества оно уже не растворяется); в — пересыщенный раствор (растворенное вещество выделяется из раствора, добавленные кристаллики увеличиваются в размерах)

В насыщенном растворе содержание растворенного вещества является максимальным при данных условиях. Например, растворимость поваренной соли при комнатной температуре составляет 36 г на 100 г воды, следовательно, для приготовления насыщенного раствора нужно растворить 36 г соли в 100 г воды. Большее количество соли при этих условиях растворить уже невозможно. Масса этого раствора будет равна 136 г.


При медленном охлаждении насыщенных растворов многих солей или при постепенном испарении воды избыточная соль выделяется из раствора в виде кристаллов или образуется пересыщенный раствор (рис. 7.3, в).

При определенных условиях можно получить пересыщенный раствор, т. е. раствор, в котором растворено вещества больше, чем может быть растворено при данной температуре. Такие растворы очень нестабильны и при незначительном воздействии «пытаются» избыток вещества выделить в осадок. Например, пересыщенный раствор натрий ацетата даже от прикосновения к нему выделяет избыток соли и превращается в смесь воды с солью.

Массовая доля растворенного вещества

Одной из характеристик растворов является массовая доля растворенного вещества, которую вы изучали еще в 7 классе.

Массовая доля растворенного вещества в растворе показывает, какая часть массы раствора приходится на растворенное вещество.

Вспомним, что массовую долю рассчитывают по формуле:

При этом масса раствора равна сумме масс всех компонентов раствора:

Зная массу раствора и массовую долю растворенного вещества, можно вычислить массу растворенного вещества:

Чтобы повторить, как рассчитывать массовую долю растворенного вещества, рассмотрим типовые задачи.

Задача 1. Вычислите массу раствора кислоты с массовой долей 30 %, который содержит 90 г кислоты.

Зная состав насыщенных растворов, можно рассчитать массовую долю веществ в них или определить массы веществ для их приготовления.

Задача 2. При определенной температуре в воде массой 100 г растворяется феррум(П) сульфат массой максимум 26,3 г. Вычислите массовую долю феррум(П) сульфата в таком насыщенном растворе.

Задача 3. По кривой растворимости (рис. 6.3) определите максимальную растворимость калий нитрата при 20 °С и рассчитайте массовую долю соли в таком насыщенном растворе.

Задача 4. Вычислите массы купрум(П) сульфата и воды, которые содержатся в медном купоросе массой 25 г.

Решение:

Формула медного купороса позволяет определить стехиометрические соотношения купрум(П) сульфата и воды в нем: в купоросе количеством вещества 1 моль содержится купрум(П) сульфат количеством вещества 1 моль и 5 моль воды.

Такое количество вещества медного купороса содержит 0,1 моль купрум(П) сульфата и 0,5 моль воды. Масса купрум(П) сульфата равна: m.(CuSO4) = tt(CuSO4) • M(CuSO4) =

= 0,1 моль • 160 г/моль = 16 г.

Массу воды можно вычислить как разность масс, а можно с использованием количества вещества воды:

Лингвистическая задача

На латыни centrum означает «центр», а с префиксом con-это слово означает «скопление, сосредоточение» (сил или средств). Объясните значение терминов «концентрические (например, окружности)», «концентрированные (например, растворы)» и «концентрация (растворов)».

• Рекордсменом по растворимости в воде является стибий(111) хлорид. Алхимики называли это вещество сурьмяным маслом. При обычных условиях в 1 л воды можно растворить почти 10 кг этого вещества. Еще одним впечатляющим примером растворимости твердых веществ является цезий флуорид: при 0 °С в 1 л воды растворяется более 5 кг этого вещества.

• В северных морях, где температура воды ниже, чем в теплых, живет гораздо больше рыбы, т. к. растворимость кислорода в холодной воде больше.


Ключевая идея

Раствор, в котором вещество уже не может растворяться при определенной температуре, называют насыщенным, а если вещество еще может растворяться, то раствор является ненасыщенным. Растворы с большим количеством растворенного вещества называют концентрированными, а с малым — разбавленными.

Задания для усвоения материала

77. Дайте определение понятиям: «растворимость», «насыщенный раствор», «ненасыщенный раствор», «разбавленный раствор», «концентрированный раствор».

78. Можно ли приготовить раствор, являющийся одновременно и насыщенным, и разбавленным? и концентрированным, и ненасыщенным? Приведите примеры.

79. По данным, приведенным в предыдущем параграфе, определите, можно ли приготовить насыщенный при 20 °С раствор, используя 10 г воды и по 1 г солей: а) поваренной соли; б) калийной селитры; в) мела.

80. В 100 г воды при 20 °С растворили поваренную соль массой 32 г. Будет ли такой раствор: а) насыщенным; б) концентрированным?

81. Какой объем воды необходим для приготовления насыщенного раствора калий хлорида, содержащего 54 г соли, если растворимость калий хлорида при данной температуре составляет 33 г на 100 г воды? Вычислите массу этого раствора.

82. При температуре 60 °С в 100 г воды максимально растворяется 110 г калий нитрата. Определите массовую долю соли в насыщенном при этой температуре растворе.

83. Какой объем воды необходим для приготовления насыщенного раствора магний сульфата, содержащего 10 г соли, если растворимость соли при данной температуре равна 33,7 г на 100 г воды?

84. В 1 л воды при 0 °С и атмосферном давлении растворяется около 500 л гидроген хлорида (н. у.). Вычислите массовую долю гидроген хлорида в насыщенном растворе. Как нужно изменить условия, чтобы получить более концентрированный раствор?

85. Определите максимально возможную массу калий хлорида, которую можно растворить в воде массой 100 г при 25 °С, если для приготовления насыщенного раствора при этой температуре на 25 г воды нужна соль массой 8,75 г.

86. Рассчитайте массу осадка, образующегося при сливании раствора, который содержит феррум(Ш) хлорид в достаточном количестве, и 200 г раствора с массовой долей натрий гидроксида 0,24.

87. К раствору калий карбоната массой 200 г с массовой долей соли 6,9 % добавляли хлоридную кислоту до прекращения выделения газа. Вычислите объем выделившегося газа (н. у.).

88. Хлоридную кислоту массой 150 г с массовой долей кислоты 3,65 % нейтрализовали барий гидроксидом. Вычислите массу образованной соли.

89*. При применении цинка как микроудобрения его добавляют в количестве около 4 кг цинк сульфат гептагидрата ZnSO4 • 7H2O на гектар. Вычислите массу безводной соли в этом образце кристаллогидрата.

90*. Вычислите массовую долю соли в растворе, полученном добавлением воды массой 500 г: а) к медному купоросу массой 62,5 г; б) глауберовой соли массой 80,5 г; в) железному купоросу массой 278 г; г) манган(11) сульфат гептагидрату MnSO4 • 7H2O массой 138,5 г.

91*. Для обработки растений используют раствор феррум(М) сульфата с массовой долей 2 %. Вычислите массы феррум(11) сульфата гептагидрата и воды, необходимые для приготовления такого раствора массой 1 кг.

 

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

 






^